【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 屏蔽雙絞線 STP 是屏蔽技術(shù)和絞線技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它與非屏蔽雙絞線在結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)是在絞線和外皮間夾有一層銅網(wǎng)或金屬屏蔽層，因而價(jià)格相對(duì)也較昂貴。盡管屏蔽雙絞線的傳輸質(zhì)量比非屏蔽雙絞線要高，但它們的電纜尺寸和重量相當(dāng)。如果安裝合適， STP 具有很強(qiáng)的抗電磁、抗干擾的能力。當(dāng)然，如果安裝不合適（例如 STP 電纜接地不好），就有可能引入很多外界干擾（因?yàn)樗梢允蛊帘尉€作為天線，從其他導(dǎo)體中吸入電信號(hào)、電噪聲等），造成網(wǎng)絡(luò)不能正常工作。 光纜 光纜是另一種常用的網(wǎng)絡(luò)連接介 質(zhì)，這種介質(zhì)能傳輸調(diào)制了的光信號(hào)。用于網(wǎng)絡(luò)連接的光纜由封裝在隔開(kāi)中的兩根光纜組成。從橫截面觀察，每根光纖都被反射包層、 Kevlar 加固材料和外保護(hù)所包圍。光纜的導(dǎo)光部分由內(nèi)核（纖芯）和包層構(gòu)成。中心的內(nèi)核由純度非常高的玻璃構(gòu)成，其折射率很高。內(nèi)核外的包層由折射率很低的玻璃或塑料組成，這樣在光纖中傳輸?shù)墓鈱⒃趦?nèi)核與包層的交界處形成全反射。與管道相似，光纜利用全反射將光線限制在光導(dǎo)玻璃中，即使在彎曲的情況下，光也能傳輸很遠(yuǎn)的距離。 8 光纖按其軸芯的模式可以分為單模光纖和多模光纖。單模光纖軸芯較細(xì)， 約 5~10 μ m ，適合長(zhǎng)距離傳輸，價(jià)格昂貴，散射率小，傳輸效率極佳；多模光纖軸芯較粗，約 50~100 μ m ，適合短距離傳輸，價(jià)格較低，傳輸效率略差于單模光纖。這兩種光纖在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中都有其應(yīng)用。由于單模光纖的傳輸質(zhì)量比多模光纖的傳輸質(zhì)量好，因此，單模光纖可以傳輸更遠(yuǎn)的距離，用于網(wǎng)絡(luò)連接可以覆蓋更廣的地域范圍。 與 UTP 、 STP 和同軸電纜相比，光纜的傳輸速度更高，其傳輸速度可以超過(guò) 2Gb/s 。由于光纜中傳輸?shù)氖枪舛皇请娒}沖，所以光纜既不受電磁干擾，也不受無(wú)線電干擾，更不會(huì)成為 雷擊的接入點(diǎn)。光纖在傳輸時(shí)不會(huì)有光波信號(hào)散射出來(lái)，因此不用擔(dān)心被人從散射的能量中盜取信息。再者，光纖一旦被截?cái)?，要用融接的方式才能接起?lái)，因此若有人想要截?cái)嗬|線竊取信息，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且較易被發(fā)現(xiàn)。光纜可以防止內(nèi)外噪聲和傳輸損耗低的特性，使光纖中的信號(hào)能夠傳輸相當(dāng)遠(yuǎn)的距離，這對(duì)設(shè)計(jì)覆蓋范圍廣的網(wǎng)絡(luò)非常有用。 介質(zhì)訪問(wèn)控制方式 不論是是總線型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)還是星型網(wǎng)，都是同一傳輸介質(zhì)中連接了多個(gè)站，而局域網(wǎng)中所有的站都是對(duì)等的，任何一個(gè)站都可以和其他站通信，這就需要有一種仲裁方式來(lái)控制各站使用介質(zhì)的方 法，這就是所謂的 介質(zhì)訪問(wèn)方法 。 介質(zhì)訪問(wèn)方式是確保對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有序訪問(wèn)的一種方法。在共享式局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，可以采用不同的方式對(duì)其共享介質(zhì)進(jìn)行控制。常用的介質(zhì)存取方法包括帶有 沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（ CSMA/CD ）方法、令牌總線（ token bus ）方法、以及令牌環(huán)（ token ring ）方法 。 目前最流行的局域網(wǎng) 以太網(wǎng)（ Ether ）使用的就是（ CSMA/CD ）介質(zhì)訪問(wèn)控制方法，而 FDDI 網(wǎng)則使用令牌環(huán)介質(zhì)訪問(wèn)控制方法。 以 太網(wǎng)與 CSMA/CD 以太網(wǎng)（ Ether ）采用總線型拓樸結(jié)構(gòu)。雖然在組建以太網(wǎng)過(guò)程中通常使用星型物理拓樸結(jié)構(gòu)，但在邏輯上它們還是總線型的。圖 （ a ）顯示了一個(gè)物理與邏輯統(tǒng)一的以太網(wǎng)，圖 (b) 則顯示了一個(gè)物理上為星型而邏輯上為總線型的以太網(wǎng)。 載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn) / 沖突檢測(cè) (CSMA/CD) 是目前占據(jù)市場(chǎng)份額最大的局域網(wǎng)技術(shù)。 CSMA/CD 采用分布式控制方法，附接總線的各個(gè)結(jié)點(diǎn)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)的方式，獲得總線的使用權(quán)。只有獲得使用權(quán)的結(jié)點(diǎn)才可以 向總線發(fā)送信息幀，該信息幀將被附接總線的所有結(jié)點(diǎn)感知。 載波偵聽(tīng)： 發(fā)送結(jié)點(diǎn)在發(fā)送信息幀之前，必須偵聽(tīng)媒體是否處于空閑狀態(tài)。 多路訪問(wèn)： 具有兩種含義，既表示多個(gè)結(jié)點(diǎn)可以同時(shí)訪問(wèn)媒體，也表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息幀可以被多個(gè)結(jié)點(diǎn)所接收。 沖突檢測(cè)： 發(fā)送結(jié)點(diǎn)在發(fā)出信息幀的同時(shí)，還必須監(jiān)聽(tīng)媒體，判斷是否發(fā)生沖突（同一時(shí)刻，有無(wú)其他結(jié)點(diǎn)也在發(fā)送信息幀）。 以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)發(fā)送 以太網(wǎng)使用 CSMA/CD 介質(zhì)訪問(wèn)控制方法。 CSMA/CD 的發(fā)送流程可以概括為 “ 先聽(tīng)后發(fā)，邊聽(tīng)邊發(fā)，沖突停止，延遲重發(fā) ” 16 個(gè)字。圖 是以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送流程。 先聽(tīng)后發(fā)，邊聽(tīng)邊發(fā)，沖突停止，延遲重發(fā) 圖 213 CSMA/CD 的幀接收工作流程 在 CSMA/CD 方式中，發(fā)送站檢測(cè)通信信道中的載波信號(hào)，如果檢測(cè)到載波信號(hào)，說(shuō)明沒(méi)有其他站在發(fā)送數(shù)據(jù)，或者說(shuō)信道上沒(méi)有數(shù)據(jù)，該站可以發(fā)送。否則，說(shuō)明信道上有數(shù)據(jù)，等待一定時(shí)間后再次試探，直到能夠發(fā)送數(shù)據(jù)為止。 當(dāng)信號(hào)在電纜中傳送時(shí)，每個(gè)站都能檢測(cè)到。所有的站均檢查數(shù)據(jù)幀中的地址字段，并依此判斷是接收該幀還是忽略該幀。 由于數(shù)據(jù)在網(wǎng)中的傳輸需要時(shí)間，某些位置靠后的站就監(jiān)聽(tīng)不到任何消息，而此時(shí)信道中又確實(shí)有信號(hào)傳送，因此就會(huì)發(fā)生沖突。這時(shí)就用到了沖突檢測(cè)，每個(gè)發(fā)送站同時(shí)監(jiān)聽(tīng)自己的信號(hào)，如果該信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤，發(fā)送站再發(fā)送一個(gè)干擾信息加強(qiáng)沖突。任何站聽(tīng)到干擾信號(hào)后，均停止一段時(shí)間再去試探。這一時(shí)間由網(wǎng)卡中的算法來(lái)決定。 以太網(wǎng)的接收 9 在接收過(guò)程中，以太網(wǎng)中的各節(jié)點(diǎn)同樣需要監(jiān)測(cè)信道的狀態(tài) 。如果發(fā)現(xiàn)信號(hào)畸變，說(shuō)明信道中有兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，有沖突發(fā)生，這時(shí)必須停止接收，并將接收到數(shù)據(jù)丟棄，如果在整個(gè)接收過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生沖突，接收節(jié)點(diǎn)在收到一個(gè)完整的數(shù)據(jù)后可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理。 圖 213 給出了 CSMA/CD 的幀接收工作流程。 MAC 地址 連入網(wǎng)絡(luò)的每臺(tái)計(jì)算機(jī)或終端都有一個(gè)惟一的物理地址，這個(gè)物理地址存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)接口卡 (work interface card ， NIC) 中，通常被稱為介質(zhì)訪問(wèn)控制地址 (media access control address), 或者就簡(jiǎn)單地稱為 MAC 地址。在網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)接口卡將設(shè)備連接到傳輸介質(zhì)中，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口卡都有一個(gè)惟一的 MAC 地址，它位于 OSI 參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層。 當(dāng)源主機(jī)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它帶有目的主機(jī)的 MAC 地址。當(dāng)以太網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)正確收到該數(shù)據(jù)后，它們檢查數(shù)據(jù)中包含的目的主機(jī) MAC 地址是否與自己網(wǎng)卡上的 MAC 地址相符。如果不符，網(wǎng)卡就忽略該數(shù)據(jù)。如果相符，網(wǎng)卡就拷貝該數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)鏈路層作進(jìn)一步處理。 以太網(wǎng)的 MAC 地址長(zhǎng)度為 48b。為了方便起見(jiàn)，通常 使用 16 進(jìn)制數(shù)書(shū)寫(xiě)（例如： 5254ab31acc6 ）。為了保證 MAC 地址的惟一性，世界上有一個(gè)專門(mén)的組織負(fù)責(zé)為網(wǎng)卡的生產(chǎn)廠家分配 MAC 地址。 FDDI ：光纖分布式數(shù)據(jù)接口 光纖分布式數(shù)據(jù)接口（ fiber distributed data interface ， FDDI ）采用光纖作為其傳輸介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率可達(dá) 100Mb/s 。 FDDI 采用環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用令牌作為共享介質(zhì)的訪問(wèn)控制方法，因比， FDDI 是一種令牌環(huán)網(wǎng)。圖 給出了 FDDI 令牌環(huán)網(wǎng)的示意圖，從該圖中可以看出， FDDI 的網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成了雙環(huán)結(jié)構(gòu)。 令牌環(huán)介質(zhì)訪問(wèn)控制方法的基本原理 令牌環(huán)網(wǎng)利用一種稱之為 “ Token” 的短幀來(lái)選擇擁有傳輸介質(zhì)的站，只有擁有令牌的工作站才有權(quán)發(fā)送信息。當(dāng)網(wǎng)上所有的站點(diǎn)都沒(méi)有信息要發(fā)送時(shí)，令牌就沿環(huán)繞行。當(dāng)某一個(gè)站點(diǎn)要求發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須等待，直到捕獲到經(jīng)過(guò)該站的令牌為止。這時(shí)，該站點(diǎn)可以用改變令牌中一個(gè)特殊字段的方法把令牌標(biāo)記成已被使用，并把令牌作為數(shù)據(jù)幀的幀頭一起發(fā)送到環(huán)上。而在此時(shí)，環(huán)上不再有令牌，因此有發(fā)送數(shù) 據(jù)要求的站點(diǎn)必須等待。 環(huán)上的每個(gè)站點(diǎn)檢測(cè)并轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)上的數(shù)據(jù)幀，比較目的地址是否與自身站點(diǎn)地址相符，從而決定是否拷貝該數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀在環(huán)上繞行一周后，由發(fā)送站點(diǎn)將其刪除。發(fā)送站點(diǎn)在發(fā)完其所有信息幀（或者允許發(fā)送的時(shí)間間隔到達(dá)）后，生成一個(gè)新的令牌，并將該新令牌發(fā)送到環(huán)上。如果該站點(diǎn)下游的某一個(gè)站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送，它就能捕獲這個(gè)令牌，并利用該令牌發(fā)送數(shù)據(jù)。 與 CSMA/CD 不同，令牌傳遞網(wǎng)是延遲確定型網(wǎng)絡(luò)。也就是說(shuō)，在任何站點(diǎn)發(fā)送信息之前，可以計(jì)算出信息從源站到目的站的最長(zhǎng)時(shí)間延遲。這一特性及令牌 環(huán)網(wǎng)其它可靠特性，使令牌環(huán)網(wǎng)特別適合于那些需要預(yù)知網(wǎng)絡(luò)延遲和對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求高的應(yīng)用。比如工廠自動(dòng)化環(huán)境就是這樣的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。 ? FDDI 網(wǎng)的雙環(huán)結(jié)構(gòu) 使用環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的 最大隱患之一 是一旦環(huán)上某處發(fā)生故障（例如某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障），就會(huì)使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)癱瘓。 為了解決可靠性問(wèn)題 ， FDDI 將它的令牌環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)成 雙環(huán)結(jié)構(gòu) ，而且該雙環(huán)是 逆向旋轉(zhuǎn)的 ，如圖 所示。這也就是說(shuō) FDDI 網(wǎng)絡(luò)包含了兩個(gè)完整的環(huán)，第二個(gè)環(huán)中的數(shù)據(jù)流方向與主環(huán)中的數(shù)據(jù)流方向相反。 當(dāng)網(wǎng)上的所有設(shè)備 都正常工作時(shí)， FDDI 僅使用其中的一個(gè)環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)。 只有當(dāng)?shù)谝粋€(gè)環(huán)失效時(shí)， FDDI 才會(huì)使用第二個(gè)環(huán) 。如圖 所示，當(dāng)組成 FDDI 令牌環(huán)的光纜出現(xiàn)故障（例如光纜斷裂）時(shí)，與斷點(diǎn)相鄰的站點(diǎn)能重新配置網(wǎng)絡(luò)，在 G 和 H 處形成回路，旁路斷點(diǎn)，使用其反向路徑，保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某一站點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，如圖 所示， FDDI 也可以進(jìn)行重新配置，在 R 和 S 處形成回路，旁路故障站點(diǎn)，使用其反向路徑，保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。 FDDI 這種重新配置以避免失效的過(guò)程叫做 自恢復(fù)過(guò)程 （ self healing ）。因此， FDDI 令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)有時(shí)也叫做 自恢復(fù)網(wǎng)絡(luò) (self healing work) 。 圖 FDDI 令牌環(huán)中數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程 圖 光纜線路出現(xiàn)故障時(shí)， FDDI 在 M 和 N 處形成回路 圖 環(huán)上的站點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)， FDDI 在和 N 處形成回路 10 第 3 章 以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù) 教學(xué)目標(biāo) 通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，掌握以太網(wǎng)的組網(wǎng)規(guī)則，熟悉組網(wǎng)所需的器件、設(shè)備， 了解以太網(wǎng)的組網(wǎng)類(lèi)型和傳輸速度。 教學(xué)內(nèi)容 以太網(wǎng)的組網(wǎng)類(lèi)型和傳輸速度； 組網(wǎng)所需的器件、設(shè)備和傳輸介質(zhì)； 單一集線器組網(wǎng)配置規(guī)則； 多集線器組網(wǎng)配置規(guī)則。 教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn) 集線器、網(wǎng)卡等設(shè)備的特點(diǎn)、分類(lèi)、應(yīng)用。 雙絞線的通信規(guī)則。 以太網(wǎng)的組網(wǎng)規(guī)則。 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 學(xué)生應(yīng)該了解以太網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 學(xué)生應(yīng)該結(jié)合市場(chǎng)情況掌握集線器、網(wǎng)卡等設(shè)備的特點(diǎn)、分類(lèi)、應(yīng)用。 學(xué)生應(yīng)該理解雙絞線的通信規(guī)則和制作方式。 學(xué)生應(yīng)該掌握 10BaseT 和 100BaseTX的配置規(guī)則。 以太網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 以太網(wǎng)最早是由 Xerox （施樂(lè)）公司創(chuàng)建的，在 1980 年由 DEC 、 Intel 和 Xerox 三家公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)是應(yīng)用最為廣泛的局域網(wǎng)，包括標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（ 10Mbps ）、快速以太網(wǎng)（ 100Mbps ）、千兆以太網(wǎng)（ 1000 Mbps ）和 10G 以太網(wǎng)，它們都符合 系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 傳輸介質(zhì)： 同軸電纜、雙絞線、光纜等 網(wǎng)絡(luò)速度： 10Mb/s 、 100Mb/s 、 1000Mb/s 介質(zhì)訪問(wèn)控制方法： CSMA/CD 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 10BASE5 粗纜以太網(wǎng)（粗同軸電纜），電纜的兩端有 50 歐姆的終端電阻，每網(wǎng)段允許連接 100 個(gè)節(jié)點(diǎn)，長(zhǎng)度是 500 米，最多有 4 個(gè)中繼器連接 5 段 500 米的網(wǎng)線，最大網(wǎng)絡(luò)直徑是 2500 米。 10BASE2 細(xì)纜以太網(wǎng)，每段只能連接 30 個(gè)節(jié)點(diǎn)，每段的最大長(zhǎng)度是 185 米，最大的網(wǎng)絡(luò)直徑是 925 米。 10BASET 3 類(lèi)以上雙絞線以太網(wǎng)，水晶頭（ RJ45 頭）， 4 個(gè)中繼器連接 5 個(gè) 100 米的網(wǎng)線，最大網(wǎng)絡(luò)直徑是 500 米。 100BASETX 5 類(lèi)以上雙絞線以太網(wǎng)， 2 個(gè)中繼器連接 2 個(gè) 100 米的網(wǎng)線， 兩個(gè)中繼器之間的距離不超過(guò) 5 米。最大網(wǎng)絡(luò)直徑是 205 米。 100BASEFX — 使用光纖的快速以太網(wǎng) 組網(wǎng)所需的器件和設(shè)備 10BASET 和 100BASETX 的組網(wǎng)設(shè)備： （ 1）帶有 RJ45 連接頭的 UTP 電纜 （ 2） 帶有 RJ45 接口的以太網(wǎng)卡 （ 3） 10Mbps/100Mbps 集線器 （ 4）網(wǎng)橋 集線器的主要功能和特性 11 集線器是以太網(wǎng)中最關(guān)鍵的